Železo

Prírodné vedy » Chémia

Autor: milena
Typ práce: Referát
Dátum: 26.02.2014
Jazyk: Slovenčina
Rozsah: 708 slov
Počet zobrazení: 13 969
Tlačení: 692
Uložení: 725
Železo
Železo je jeden z najpoužívanejších kovov v priemysle. Zo železa je dnes vyrobený skoro každý stroj, nástroj alebo ozdobný predmet. Má široké využitie kdekoľvek. Pomocou železitých iónov sa nám v tele rozvádza kyslík, veľmi nevyhnutný pre život.

1.1  Chemické a fyzikálne vlastnosti
Železo z chemického hľadiska má značku Fe,  protónové číslo má 26 a atómovú hmotnosť 55,845 g·mol−1. Tt = 1537°C a Tv = 2860°C Tento kov je pomerne mäkký, farbou striebrosivý. Hustotu má 7,874 kg·dm−3. Patrí medzi prechodné prvky a  je pomerne reaktívny. Pôsobením vzdušnej vlhkosti a kyslíka O2 vznikajú zmesi hydratovaných oxidov a hydroxidov, ktoré nazývame hrdza.

1.2  Technológia a postup výroby
Železo je ľudstvu známe už od praveku, jeho väčšia priemyselná produkcia sa začala až v 18. storočí. O spôsobe jeho získavania a výroby hovoria nasledovné podkapitoly.

1.2.1 Výskyt
Železo je jedným z najrozšírenejších prvkov v zemskom telese (5 hm. %). Smerom od povrchu k jadru jeho obsah narastá, samotné jadro je tvorené zliatinou niklu a železa v pomere ~85 % Fe ~6 % Ni. V prírode sa železo vyskytuje v rôznych, najčastejšie mafických horninách - bazalt a mineráloch - pyroxény, amfiboly, olivín. Významné minerály železných rúd, z ktorých sa železo priemyselne vyrába sú: hematit, limonit, magnetit, siderit. Mnohé iné minerály obsahujú tiež železo, no jeho extrakcia z nich nie je rentabilná resp. energeticky veľmi náročná, napr. pyrit.

1.2.2 Postup výroby
Výroba je založená na redoxných reakciách s oxidom uhoľnatým, resp. uhlíkom v tzv. vysokých peciach. Do vysokej pece sa dávkujú upravené rudy, koks a vápenec, príp. oxid kremičitý. Teplota v peci je okolo 1 800 °C a prebieha tam niekoľko procesov.
-  Spaľovanie koksu za vzniku dvoch oxidov (oxid uhličitý a uhoľnatý)
C + O2 → CO2
2C + O2 → 2CO
-  Redukcia železa oxidom uhoľnatým alebo aj uhlíkom
3 CO + Fe2O3 → 2 Fe + 3 CO2
3 C + Fe2O3 → 2 Fe + 3 CO
-  Vznik trosky (zabránenie spätnej oxidácii železa)
CaO + SiO2 → CaSiO3
Celý proces prebieha nepretržite, do vrchnej časti sa pridáva ruda, koks, troskotvorné prísady a zo spodnej časti sa v pravidelných intervaloch odpúšťa roztavené železo. Odpúšťanie železa sa inak nazýva aj odpich železa.

1.3 Použitie
Ako som už vyššie uvádzal, železo je najpoužívanejší kov v dnešnej dobe. Jeho najväčšia nevýhoda je tá, že oxiduje na vzduchu, následkom čoho vzniká hrdza. Na ochranu sa používajú rôzne ochranné nátery, rôzne pokovania napr. zinkom. Surové železo sa používa na výrobu liatiny a ocele.

1.3.1 Surové železo
Surové železo je bezprostredný produkt tavenia železnej rudy s koksom, vápencom a ďalšími prísadami vo vysokej peci. Má vysoký obsah uhlíka - viac ako 2,14 % alebo aj 3,5 %. Vplyvom vysokého obsahu uhlíka je tvrde a krehké. Pri ohriatí na teploty 1150°C až 1250°C sa taví bez prechodu cez tvárny stav. Preto ho nie je možné tvárniť za tepla ani za studena. Nazýva sa tiež nekujné železo a jeho priame využitie je veľmi obmedzené. Je však východiskovým materiálom pre výrobu ostatných druhov technického železa. Podľa obsahu uhlíka v železe sa surové železo delí nadelia na sivé surové železo, biele surové železo, špeciálne surové železo.

1.3.2 Liatina
Liatina je pomerne tvrdá, ale krehká, s malými možnosťami ďalšieho spracovania. Má však veľmi dobré lejacie vlastnosti. Preto sa používa na výrobky, kde nie je požadovaná veľká presnosť opracovania a ktoré je možné vyrobiť odlievaním (napr. poklopy, radiátory). Existujú však aj typy liatin s upravenými vlastnosťami.

1.3.3 Oceľ
Odstraňovaním uhlíka zo surového železa sa získava oceľ, ktorá je neporovnateľne lepšie spracovateľná, je kujná, ohybná. Prísadami iných kovov (Mn, Cr, V, Co, W a i.) sa upravujú rôzne mechanické vlastnosti ocele (pevnosť, tvrdosť, chemická odolnosť a mnoho ďalších)

1.4 Iné redoxné reakcie pri ktorých vzniká Fe
Jednou z ďalších možností ako vyrobiť čisté železo je redoxná reakcie známa pod menom thermit. Na výrobu železa vo veľkom množstve nie je však vôbec efektívna. Efektívne sa využíva len pri tavení ťažko taviteľných kovov Mn a Cr. Táto reakcia sa používa len na vojenské, pyrotechnické a kedysi aj na zváracie účely. Dnes sa thermitom spájajú koľajnice. Ide o exotermickú reakciu oxidu niektorého kovu (v tomto prípade oxidu železa) s čistým hliníkom za vzniku čistého kovu a oxidu hlinitého. Reakcia nastáva pri teplote približne 1200°C a dosahuje teplotu niekedy vyššiu ako 3000°C. Preto sa používa aj pri zváracích prácach.
2 Al + Fe2O3 → 2 Fe + Al2O3
8 Al + 3 Fe3O4 → 9 Fe + 4 Al2O3
3 Mn304 + 8 Al → 4 Al203 + 9 Mn
Cr203 + 2 Al → Al203 + 2 Cr

Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1


Odporúčame

Prírodné vedy » Chémia

:: KATEGÓRIE – Referáty, ťaháky, maturita:

Vygenerované za 0.026 s.
Zavrieť reklamu